电源评估方法.docx

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电源评估方法

电源评估方法

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目录

1目的6

2适用范围6

3职责6

4规定6

4.1评估项目6

4.2评估用仪器、设备6

4.3静态电气性能评估7

4.3.1输出稳压、电压及负载调整率、噪声、效率7

4.3.2启动电压及最大输入电流9

4.3.3容性负载起机9

4.3.4电压漂移试验10

4.3.5线性稳压电路调整管纹波电流10

4.3.6反灌杂音电流10

4.3.7最大占空比测试11

4.4动态电气性能评估11

4.4.1启动冲击电流11

4.4.2负载动态响应13

4.4.3开关机过冲14

4.4.4输出电压上升时间及跌落时间15

4.4.5开机延时及输出电压保持时间16

4.4.6启动电压点开机过冲16

4.4.7起机时控制IC之Vcc回差17

4.5保护电路评估18

4.5.1短路保护18

4.5.2输出过流保护18

4.5.3输出过压保护18

4.5.4输入过、欠压保护19

4.5.5过温保护20

4.5.6风扇堵转测试21

4.5.7非正常负载测试21

4.5.8并机测试21

4.6元器件应力分析23

4.6.1概述23

4.6.2温度应力23

4.6.3电压应力24

4.6.4电流应力25

4.6.5磁饱和测试25

4.6.6功耗27

4.7环路稳定性评估29

4.7.1测试条件29

4.7.2评估方法29

4.7.3铃流模块的评估方法30

4.7.4判定依据30

4.8MTBF（平均间隔失效时间）预估31

4.8.1概述31

4.8.2定义31

4.8.3电解电容寿命预测31

4.9加速寿命实验32

4.10安全性能检测33

4.10.1抗电强度测试33

4.10.2接触电流测试34

4.10.3绝缘电阻测试35

4.10.4接地电阻测试35

4.10.5放电测试36

4.11环境实验37

4.11.1高温工作实验37

4.11.2低温工作实验37

4.11.3热冲击实验37

4.11.4高温贮存实验38

4.11.5低温贮存实验38

4.11.6高温高湿实验38

4.11.7交变湿热实验39

4.11.8盐雾实验39

4.11.9跌落实验40

4.11.10振动实验（正弦振动）40

4.12电源开、关机循环实验40

4.13EMC测试41

4.142000h寿命实验41

4.15结构、工艺检查42

4.15.1直流电源线可靠性试验42

4.15.2输出插头寿命试验42

4.15.3AC插头寿命试验42

4.15.4外形尺寸43

5缩略语及术语定义43

6支持文件43

7记录44

8附录44

1目的

本方法阐述了电源评估各项目进行的方法，其目的是为电源评估活动提供一个依据，使电源评估活动能够顺利、准确地进行。

2适用范围

本方法适用于测试部对电源进行的评估试验。

在测试条件中未提及温度时，温度即为室温。

3职责

测试部经理或测试评估试验室主管不定期对《电源评估方法》进行更新，使《电源评估方法》不断严谨、完善；测试部所有人员均应对《电源评估方法》的更新提出自己的见解，以供采纳。

《电源评估方法》是测试部进行电源评估的依据，如无特别规定，测试部所有的评估活动均应依循《电源评估方法》。

4规定

4.1评估项目

静态电气性能评估动态电气性能评估保护电路评估元器件应力分析

环路稳定性评估MTBF（平均间隔失效时间）预估安全性能检测环境试验

加速寿命试验2000h寿命实验EMC测试结构、工艺检查。

4.2评估用仪器、设备

设备名称

型号、规格

设备名称

型号、规格

万用表

FLUKE12

FLUKE87

GDM-8145

电子负载

3310系列

3300A系列

3300C系列

示波器

V-1565

TDS3012

LT322

直流电源

PS3003

MDS-604

WYK-6010

WYK-10020

刻度电流表

C31-A

L31/1-A

开关电源

ZYT4820等

数字钳表

2004

AC电源

6220

电量测量仪

PF9804

绝缘电阻测试仪

CS2612

数据采集/

开关单元

Agilent

34970A

多点温度记录仪

SH526-RDD

高低频杂音

测试仪

QZY-11

高温箱

CS101-3E

CS101-1E

隔离变压器

3000VA

接地电阻测试仪

CS2678

设备名称

型号、规格

设备名称

型号、规格

振动测试仪

D-150-1

泄漏电流测试仪

7611

调压器

TDGC2-5

耐压测试仪

CS2675

G/E系列高低温交变湿热试验箱

EL-02AGP

EG-02KA

ESL-02KA

ESL-04KA

低温箱

冰柜

传导测试仪

ER55C/LS16

滑线变阻器

BX-7-12

BX-7-16

抗扰度综合测试仪

TRANSIENT2000

启动电流

测试工装

冷热冲击实验机

ITST-216-65-W

4.3静态电气性能评估

4.3.1输出稳压、电压及负载调整率、噪声、效率

测试条件

a．分别在室温、工作温度上限值及下限值情况下。

b．负载条件为各路的小载及额定负载的正交（有些电源还应做最大负载）。

c．输入电压分别为额定电压、输入电压范围上限值及下限值。

测试方框图

评估方法

a．先如图连接好测试电路，对于每一路输出都应准备小载、满载。

如果负载调整率、稳压精度的限值用百分比表示，则应进行额定输入电压下的全部半载测量。

b．对于各种正交情况，应统一汇制成一张记录表格。

c．对于每一种情况都进行测试并记录数据。

d．此交调测试记录数据作为计算输出电压范围，电压调整率、负载调整率，稳压精度的原始数据。

同时在额定负载下，测量各输入电压下的纹波、噪声以及效率，并保存纹波、噪声波形。

e．分别在室温及工作温度的上限值与下限值条件下进行上述测试。

计算方法

一、输出电压范围

电源各路输出电压范围即所测数据中每一路的最小电压值到最大电压值。

二、电压调整率

即为电源稳定输出电压对电源输入电压的变化（最小值—最大值）的调整性。

a．负载电流为额定值、源电压为标称值时，测出稳定输出电压UO。

b．负载电流为额定值时，测出源电压在最小值（下限）与最大值（上限）时的输出电压值U

c．电压调整率=（U-UO）÷UO×100％

d．对于多路输出，其它各路输出应与被测路同时带满载。

三、负载调整率

即为电源稳定输出电压对电源负载电流的变化（小载—满载）的调整性。

a．源电压为标称值，负载电流为额定值的一半，测出输出电压整定值UO。

b．源电压为标称值时，测出负载电流在额定值（满载）与最小值（小载）的输出电压值U

c．负载调整率=（U-UO）÷UO×100％

d．对于多路输出，其它各路输出应与被测路同时带满载或小载。

四、稳压精度

在全输入电压范围及正交负载电流条件下电源稳定输出电压相对于其整定值的最大偏离比例范围。

稳压精度=（U-UO）/UO×100%

U---------------------输出电压范围的上下限值。

UO-------------------输出电压整定值（输入电压为额定值，输出电流为一

半额定电流时，测出的输出电压数值）。

判定依据

所有项目的测试结果都应符合产品技术要求。

4.3.2启动电压及最大输入电流

测试条件

a．启动电压测量时电源输出为小载及满载。

b．最大输入电流在最低输入电压、满载条件下测量。

评估方法

一、启动电压测试

a．先给电源带小载。

b．把输入电压从零慢慢升高，直到电源输出正常，记录此时输入电压。

c．再给电源带满载，同b一样测试启动电压。

二、最大输入电流测试

a．电源工作电压为其输入电压范围的下限值。

b．电源所带负载为最大负载条件，测量此时的输入电流，即为最大输入电流。

判定依据

a．启动电压小于输入电压范围的下限值判定合格，否则不合格。

b．最大输入电流小于标定最大输入电流值则判定合格，否则不合格。

4.3.3容性负载起机

测试条件

a．输出各种负载,输入电压为高、中、低压。

b．试验温度分别为室温、工作温度上、下限值。

评估方法

a．在室温条件下，先让电源的各路输出同时带上附表一（容性负载起机方案表）中的相应容性负载，然后在额定输入电压及输入电压上、下限，输出各种负载组合条件下开启电源。

b．如电源不起机，应具体分析是哪路容性负载不起机，如使用的是电子负载，使用纯电阻负载进行验证。

注：

有的输出不能短路，应考虑是否能作容性负载起机，具体应与产品负责人商讨

判定依据

电源在上述条件下均能起机则判定合格，有任何一种情形下不能起机或有任何一路输出不上电均判定不合格。

4.3.4电压漂移试验

测试条件

a．输入电压为额定值。

b．电源输出负载为满载。

c．试验温度：

产品技术要求的最高工作温度。

评估方法

a．让电源在以上条件下工作，确认电源工作正常。

b．在电源工作到0.5小时测量其输出电压，然后每隔一小时测量一次输出电压，电源持续工作8.5小时，记录9次数据。

c．为了确保数据的准确，应使用四位半或以上精度的电压表进行测量。

d．最后计算出电源的最大电压漂移量（电压的最大变化量除以0.5h时的输出电压值）。

e．如输出电压随外加信号（如频率、占空比、电压等）成线性变化，则应在线性段取3～5个点重复a～d之实验。

判定依据

最大电压漂移量不大于0.5%则判定合格，否则不合格。

4.3.5线性稳压电路调整管纹波电流

测试条件

a．输入电压为额定值。

b．电源输出负载为满载。

评估方法

a．让电源在以上条件下工作，用数字示波器测出调整管的纹波电流峰-峰值（去除尖刺）。

b．计算出其值与调整管的总电流之比值。

判定依据

调整管的纹波电流峰-峰值与其总电流之比小于20％则判定合格，否则不合格。

4.3.6反灌杂音电流

即DC-DC电源在全部影响量和控制量均保持恒定的情况下，在规定的带宽内，其输入端电流的宽频杂音分量。

它可以用有效值Ir.m.s与（或）峰—峰值（IP-P）表示。

测试条件

a．输入电压为额定值。

b．各路输出满载。

c．DC供电源的正、负极间并联一个1μF的无极性电容

测试方框图

评估方法

a．先如图布置好测试电路。

b．将示波器设为交流耦合方式，带宽设为20MHz，用示波器读出Ir.m.s值或峰-峰值即可。

判定依据

测试值符合产品规格要求或其Irms值小于输入电流值的1％则判定合格，否则不合格。

注：

此项评估仅适用于DC-DC电源

4.3.7最大占空比测试

仅针对单端正激式电源，所用PWMIC为UCx842、UCx843。

测试条件

电源不工作。

评估方法

a．根据电源所用的IC选择相应的直流电压接入IC的7脚。

b．用示波器观察IC6脚波形,测出其占空比，即为最大占空比。

8.6.3判定依据

a.最大占空比小于60%则判定合格，否则不合格。

b.对于谐振复位及有源吸收模式，最大占空比小于75%则判定合格，否则不合格。

4.4动态电气性能评估

4.4.1启动冲击电流

即为电源在输入开启的瞬间在输入线路上产生的最大瞬间电流。

（由EMI电路引起的μs级电流不在考虑之内）

测试条件

a．启动电流测试装置（或供电电源）的输入电压为电源工作电压上限值，但测试装置的输入电压不应超过300Vac。

b．电源应区分为热态（电源已满载工作5分钟以上）与冷态（电源已停止工作10分钟以上）。

测试方框图

评估方法

针对电源输入电压的高低而使用不同的测试工装，测试方框图如上图1、2，

测试方法如下：

分别在冷机、热机条件下进行上述测试并记录波形。

一、电源输入高电压（Vin>75V）

a．先如上图1接好测试电路。

b．先把数字示波器调到自动触发捕获状态（一般：

v/div：

1或2V，time/div：

5ms,triggerlevel：

1V，triggerMode：

Normal，slope：

）

c．再给启动电流测试装置充电（K1开），充电稳定后即可给被测电源加上启动电流（先K3开后K4开）。

d．示波器捕获到信号后，把K1、K3、K4关，K2开把启动电流测试工装里面的电荷放掉，以免产生电击危险。

e．示波器捕获到的尖刺峰值（如：

1.5V）乘以10（15V）即为启动冲击电流的数值（即为15A）

二、电源输入低电压（Vin≤75V）

a．先如上图2接好测试电路。

b．先把数字示波器调到自动触发捕获状态（一般：

v/div：

1V，time/div:

5ms,triggerlevel:

1V,triggerMode:

Normal,slope：

）。

c．合上开关K，让电源工作，示波器即会捕获到一上冲信号，

d．用信号上冲电压幅度（V）除以0.1Ω即为启动冲击电流值。

三、I2T（焦耳积分值）的计算

a．在输入电压上限、热机条件下，测试出启动冲击电流波形。

b．

根据启动冲击电流波形计算出I2T值。

详细计算方法如下：

I2T=Ia2×（t2-t1）＋1/3×（Ib-Ia）2×（t2-t1）＋1/5×Ia2×（t3-t2）

c．将计算出的I2T值÷输入保险丝的额定I2T值=输入保险丝的I2T降额度

判定依据

冷机条件下之启动冲击电流值符合产品技术要求、热机条件下之启动冲击电流不会使输入保险熔断、输入保险丝的I2T降额度满足《元器件降额准则》则判定合格；任何一项达不到要求则判定不合格。

4.4.2负载动态响应

测试条件

a．输入电压为电源额定工作电压。

b．输出负载在25%与50%额定电流之间阶跃以及在50%与75%额定电流之间阶跃或依照产品规格要求。

测试方框图

评估方法

a．将示波器设为自动状态，把电子负载设为上述要求的动态模式，开启电源及电子负载，测量其瞬态过冲幅度及瞬态恢复时间并保存波形（可调节电子负载的开关周期时间以获得易于测量的波形；过冲幅度的测量需剔除毛刺部分）。

b．过冲幅度是指最大过冲的峰值与公差带的中心值之差的绝对值和公差带的中心值之比。

c．恢复时间是指直流输出电压变化量上升至大于稳压精度处开始，恢复至小于等于并不再超过稳压精度处为止的这段时间。

判定依据

过冲幅度与恢复时间均符合产品技术要求则判定合格，否则不合格。

4.4.3开关机过冲

测试条件

a．电源输出各种负载组合。

b．输入电压全范围。

测试方框图

评估方法

a．如图布置好测试电路

b．将数字示波器设置到正常捕获状态。

SLOPE为

。

c．然后即可开启电源，开启瞬间，示波器即会捕捉到一过冲信号，分别在以上各种条件下开启几次电源，取其中最大者，此即为开机过冲幅度。

d．当电源在工作时，关闭电源，示波器即会捕捉到输出电压下降信号，测量电压在下降之前的过冲值，在各种条件下多关闭几次电源，取其中最大者，即为关机过冲幅度。

（保存开关机过冲波形；过冲幅度的测量需剔除毛刺部分）

判定依据

同时满足以下要求则合格：

a．开关机过冲≤5%Vo或符合产品技术要求；

b．关机过冲不出现负压；

c．起机后输出电压如出现掉坑现象，此掉坑不应跌出规格要求的输出电压范围

4.4.4输出电压上升时间及跌落时间

测试条件

a．输入电压为额定值。

b．电源输出满载。

测试方框图

评估方法

a．如图布置好测试电路。

b．将数字示波器设置到相应状态，开启供电开关，输出电压从10%上升到90%的时间即为输出电压上升时间，保存其波形。

c．将数字示波器设置到相应状态，开启供电开关，正常工作之后关断供电开关，输出电压从90%下降到10%的时间即为输出电压跌落时间，保存其波形。

判定依据

测试值符合产品技术要求则判定合格，否则不合格。

产品规格无此项要求则不作判定。

4.4.5开机延时及输出电压保持时间

测试条件

a．电源输出满载。

b．电源工作电压为额定值。

测试方框图

评估方法

a．如图布置好测试电路。

b．将数字示波器调节到相应的设置，开启供电开关，即可捕捉到电源输入电信号及输出信号。

从示波器上测出电源刚接受输入之时到电源刚开始产生稳定输出量之时的间隔，即为开机延时。

保存其波形。

c．将数字示波器设置到相应状态，开启供电开关，正常工作之后关断供电开关，自输入电压开始关断到稳定输出电压开始跌落出所要求的范围之时间即为输出电压保持时间。

保存其波形。

d．为保证测试数据的准确，测试之前必须把电源输入电容的电荷放完。

判定依据

测试值符合产品技术要求则判定合格，否则不合格。

产品规格无此项要求则不作判定。

4.4.6启动电压点开机过冲

（注：

具有有源PFC电路，则不需进行此项评估）

测试条件

a．输入电压为电源启动电压。

b．输出负载为空载

评估方法

a．缓慢提升输入电压直至电源起机工作，反复三次。

b．用数字示波器捕捉起机时的输出电压波形（如有多路输出，只需测试主路）

判定依据

开机过冲小于10％Vo则判定合格，否则不合格。

4.4.7起机时控制IC之Vcc回差

测试条件

输入电压上、下限，输出负载为小载、满载的各种组合。

评估方法

a．用数字示波器捕捉Vcc之起机电压波形。

b．如Vcc之起机电压波形无回沟，则应用双踪数字示波器测试，一通道检测Vcc，另一通道检测输出端之滤波电容电压。

Vcc回差＝启动点之Vcc电压－输出端之滤波电容电压稳定时对应的Vcc电压。

（见图1）

c．如Vcc之起机电压波形有回沟，则Vcc回差＝启动点之Vcc电压－启动后之Vcc最低电压（见图2）

CH1为VccCH2为滤波电容电压Vcc回差＝1V

Vcc回差＝0.6V

图1

图2

判定依据

在上述条件下，任一Vcc回差超出以下要求，则判定不合格

a．控制IC为UCX842、UCX844、UCX854A，Vcc回差不大于3V。

b．控制IC为UCX843、UCX845、UCX846，Vcc回差不大于0.46V。

c．控制IC为UCX854B，Vcc回差不大于0.3V。

4.5保护电路评估

4.5.1短路保护

测试条件

a．输入电压为上限值或依产品技术要求。

b．所有输出均满载或依照产品技术要求。

评估方法

a．先让电源工作，再把其相应输出端短路，短路时间依照产品技术要求，电源不应损坏，且释放短路后电源应工作正常。

b．先把电源相应输出短路，然后开启电源，时间同a，电源不应损坏，去掉短路后电源应工作正常。

c．产品技术要求写明输出端可长时间短路的电源，需用示波器测出短路电流的最大值及平均值并保存波形。

短路电流不应对相关元器件造成过应力。

判定依据

能满足产品技术要求则判定合格，否则不合格。

4.5.2输出过流保护

测试条件

输入电压为额定电压或依产品技术要求。

评估方法

a．让电源工作，由小到大调节输出电流，直到符合测试条件（输出电流增大不了或输出电压刚好超出范围下限或电源关断）。

b．此时的最大输出电流即为限流值。

判定依据

限流值不小于最大负载电流的1.05倍且满足产品技术要求则判定合格，否则不合格。

4.5.3输出过压保护

测试条件

a．输入电压为额定电压或依产品技术要求。

b．输出负载依产品技术要求。

测试方框图

评估方法

一、内调法：

（在输出电压取样电阻上并上电位器，具体情况应询问产品负责人）。

a．如图1布置好测试电路。

b．让电源按相应条件工作。

c．用螺丝刀调节并上的电位器，使输出电压慢慢升高，直到电源的输出突然关断或限压（不再升高），此时的输出的电压值即为输出过压点。

二、外调法：

（如果电源可以使用外调法，具体情况询问产品负责人）。

a．如图2布置好测试电路。

b．在合上开关K之前，先调节直流电源电压约等于此路的输出电压。

c．合上开关K，再慢慢调高直流电源的电压直到另一路输出关断（如果只有被测一路则可用示波器观察开关MOS管的VDS波形，输出过压之后，其VDS波形即关断或跳跃），此时的直流电源电压值即为输出过压点。

判定依据

输出过压保护点符合产品技术要求则判定合格，否则不合格。

4.5.4输入过、欠压保护

测试条件

电源输出半载或依产品技术要求。

测试方框图

评估方法

a．如图布置好测试电路，如电压可调电源为AC电源，则其正弦波形应失真小。

b．在相应的负载条件下让电源正常工作，慢慢调高供电电源的电压，直到电源输出关断，此时的输入电压值即为输入过压点。

c．接着慢慢往回调低输入电压，直到电源又恢复输出，此时的输入电压即为输入过压恢复点。

d．然后调低输入电压直到电源关断输出，此时的输入电压即为输入欠压点。

e．接着再往回慢慢调高电压，直到电源恢复输出，此时的输入电压即为输入欠压恢复点。

判定依据

输入过、欠压保护点及恢复点符合产品技术要求或在输入电压范围之外则判定合格，否则不合格。

4.5.5过温保护

测试条件

a．输入电压为额定输入电压或依产品技术要求。

b．电源输出负载为满载。

评估方法

a．用温度计探测感温元件感温点的温度及主要功率半导体器件、变压器、电感的温度。

b．把电源放入温箱中，并把温箱温度调到OTP触发前大概10℃，让电源保持工作至少一小时。

c．然后慢慢调高温箱温度（2℃/min），直到电源的OTP发生保护，此时温度计探测到的温度即为过温保护点。

判定依据

a.电源的温度保护限值符合产品技术要求且是OTP发生作用；

b.过温保护时功率半导体器件的温度满足90％的降额要求，变压器、电感不超过其标称温度；

符合上述条件则判定合格，否则不合格。

4.5.6风扇堵转测试

（此项测试仅适用于自带风扇的电源）

测试条件

a．输入电压为额定输入电压或依产品技术要求。

b．电源输出负载为满载。

评估方法

a.断开风扇电源或固定风扇使风扇停转。

b.用温度计探测主要功率半导体器件、变压器、电感的温度。

c.把电源放入高温工作环境，让电源保持工作至少一小时或直至电源发生过